CN114074213A - 激光加工装置以及激光加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光加工装置以及激光加工方法，该激光加工装置具有：激光振荡器，振荡向被加工物的加工面的加工点照射的加工用激光；耦合镜，使所述加工用激光以及向所述加工点照射的测定光朝向所述加工点偏转或者透过；测定光偏转单元，使所述测定光向所述耦合镜的入射角变化；透镜，使所述加工用激光以及所述测定光聚光于所述加工点；控制部，对所述激光振荡器以及所述测定光偏转单元进行控制；计测处理部，利用基于由于在所述加工点被反射的测定光和参照光的光路差而产生的干涉的光干涉信号，计测通过照射所述加工用激光而在所述加工点产生的键孔的深度；和光束位置测定单元，对所述加工用激光和所述测定光的位置进行测定。

Description

激光加工装置以及激光加工方法
技术领域
本公开涉及激光加工装置以及激光加工方法。
背景技术
在专利文献1中公开了一种激光加工装置。该激光加工装置采用利用光干涉仪将样品内部的构造可视化的OCT(Optical Coherence Tomography，光学相干层析成像)技术，计测通过激光而在金属加工中产生的键孔(Keyhole)的深度。基于与键孔中在底面被反射的测定光(反射光)和参照支路侧的光(参照光)的光路差相应的干涉信号，能够求出键孔的深度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2013-501964号公报
专利文献2：日本特表2016-538134号公报
发明内容
本公开的一方式涉及的激光加工装置具备：激光振荡器，振荡向被加工物的加工面的加工点照射的加工用激光；耦合镜，使所述加工用激光以及向所述加工点照射的测定光朝向所述加工点偏转或者透过；测定光偏转单元，使所述测定光向所述耦合镜的入射角变化；透镜，使所述加工用激光以及所述测定光聚光于所述加工点；控制部，对所述激光振荡器以及所述测定光偏转单元进行控制；计测处理部，利用基于由于在所述加工点被反射的测定光和参照光的光路差而产生的干涉的光干涉信号，计测通过照射所述加工用激光而在所述加工点产生的键孔的深度；和光束位置测定单元，对所述加工用激光和所述测定光的位置进行测定。
本公开的一方式涉及的激光加工方法是通过激光加工装置实施的激光加工方法，该激光加工装置具备向被加工物射出激光的激光射出部、以及射出用于对所述被加工物中的所述激光的照射位置进行测定的测定光的测定光射出部，该激光加工方法包括使所述被加工物中的所述激光的照射位置和所述测定光的照射位置一致的步骤。
附图说明
图1是示意性地示出本公开的实施方式1涉及的激光加工装置1的结构的图。
图2是示意性地示出使第1镜13从原点位置动作了的状态的激光加工装置1的图。
图3是示意性地示出对倍率色差所引起的加工用激光11以及测定光15各自的到达位置的偏移进行了修正的状态的激光加工装置1的图。
图4是示意性地示出不使测定光偏转单元17动作而仅使第1镜13动作地在被加工物18的表面(加工面19)呈格子状进行了扫描的情况下的、加工面19上的加工用激光11以及测定光15各自的轨迹的图。
图5是示出为了计算加工光格子点30处的修正量而使用的光束位置测定单元38的结构例的图。
图6是用于说明计算加工光格子点30处的修正量的方法的流程图。
图7是示出具备两个位置测定镜39a、39b的光束位置测定单元38的结构例的图。
图8是示出修正数表数据的创建方法的流程图。
图9是示出修正完毕加工数据中包含的数据项目的一例的图。
图10是用于说明修正完毕加工数据的创建方法的流程图。
图11是示出将加工点位置的修正数表数据的结构进行了示意性地表示的加工点位置的修正数表34的图。
图12是示出修正量的设定方法的流程图。
图13是示出用户设定为加工数据的扫描角X与图11所示的加工点位置的修正数表34的任一个数据点32的修正数表用扫描角均不一致的情况下的、扫描角X和其周围的修正数据点的关系的图。
图14是用于说明通过本公开的实施方式1涉及的激光加工装置1所实施的激光加工方法的流程图。
图15是用于说明键孔22的深度的计测方法的流程图。
图16是例示了通过使测定光偏转单元17动作而修正了倍率色差的影响的状态下的加工面19中的加工用激光11和测定光15的轨迹的图。
图17是示意性地示出本公开的第1变形例涉及的激光加工装置1的结构的图。
图18是示意性地示出本公开的第2变形例涉及的激光加工装置1的结构的图。
图19是示出本公开的实施方式2涉及的激光加工装置的概要图。
图20是示出光束位置测定单元导出测定光的光轴相对于加工光的光轴的相对位置时的状态的图。
图21是控制装置所执行的程序的流程图。
图22是示出在第1次的光学调整中摄像元件中的加工光的照射位置以及测定光的照射位置的图。
图23是示出在第2次以后的光学调整中摄像元件中的加工光的照射位置以及测定光的照射位置的图。
图24是示出在本公开的实施方式2的变形例涉及的激光加工装置中进行了第2次以后的光学调整的状态的图。
图25是示出在本公开的实施方式2的变形例涉及的激光加工装置中进行了第1次以后的光学调整的状态的图。
符号说明
1 激光加工装置；
2 加工头；
3 光干涉仪；
4 计测处理部；
5 激光振荡器；
6 控制部；
7 第1驱动器；
8 第2驱动器；
9 测定光导入口；
10 加工光导入口；
11 加工用激光；
12 分色镜；
13 第1镜；
14 透镜；
15 测定光；
16 准直透镜；
17 测定光偏转单元；
18 被加工物；
19 加工面；
20 加工点；
21 熔池；
22 键孔；
23 测定光轴；
24 加工光轴；
25 透镜光轴；
26 加工原点；
27 测定光轨迹；
28 加工光轨迹；
29 测定光格子点；
30 加工光格子点；
31 存储器；
32 数据点；
33 修正数据点；
34 加工点位置的修正数表；
35 第2镜；
36 移动工作台；
37 工作台驱动器；
38 光束位置测定单元；
39 位置测定镜；
40 二维摄像元件；
41 光束终止器。
具体实施方式
以下参照附图对本公开的优选的实施方式详细地进行说明。另外，在本说明书以及附图中，通过对具有实质上相同的功能的构成要素标注相同的符号，从而省略重复说明。在图1以后，x轴方向、y轴方向以及z轴方向分别表示与x轴平行的方向、与y轴平行的方向以及与z轴平行的方向。x轴方向和y轴方向相互正交。x轴方向和z轴方向相互正交。y轴方向和z轴方向相互正交。xy平面表示与x轴方向以及y轴方向平行的虚拟平面。xz平面表示与x轴方向以及z轴方向平行的虚拟平面。yz平面表示与y轴方向以及z轴方向平行的虚拟平面。此外，在图1以后，x轴方向之中，箭头所表示的方向设为正x轴方向，与该方向相反的方向设为负x轴方向。此外，在图1以后，y轴方向之中，箭头所表示的方向设为正y轴方向，与该方向相反的方向设为负y轴方向。此外，在图1以后，z轴方向之中，箭头所表示的方向设为正z轴方向，与该方向相反的方向设为负z轴方向。z轴方向例如等于铅垂方向或者上下方向，x轴方向以及y轴方向例如等于水平方向或者左右方向。
(实施方式1)
近年来，已知组合了检流镜和fθ透镜的激光加工装置。检流镜是能够精细地控制使激光反射的方向的镜。fθ透镜是将激光聚光于被加工物的表面的加工点的透镜。然而，在想要将专利文献1所公开的测定键孔的深度的方法应用于组合了检流镜和fθ透镜的激光加工装置的情况下，存在以下的问题。即，加工用激光和测定光的波长不同，fθ透镜具有产生色差的特性，因此在被加工物的表面，加工用激光和测定光会偏移，存在无法准确地测定键孔的深度的问题。
本公开的一方式的目的在于，提供一种能够准确地测定键孔的深度的激光加工装置以及激光加工方法。
本公开的非限定性的实施例有助于提供能够准确地测定键孔的深度的激光加工装置以及激光加工方法。
本公开的一实施例涉及的激光加工装置具有：激光振荡器，振荡向被加工物的加工面的加工点照射的加工用激光；耦合镜，使所述加工用激光以及向所述加工点照射的测定光朝向所述加工点偏转或者透过；测定光偏转单元，使所述测定光向所述耦合镜的入射角变化；透镜，使所述加工用激光以及所述测定光聚光于所述加工点；控制部，对所述激光振荡器以及所述测定光偏转单元进行控制；计测处理部，利用基于由于在所述加工点被反射的测定光和参照光的光路差而产生的干涉的光干涉信号，计测通过照射所述加工用激光而在所述加工点产生的键孔的深度；和光束位置测定单元，对所述加工用激光和所述测定光的位置进行测定。
本公开的一实施例涉及的激光加工方法，是激光加工装置所进行的激光加工方法，该激光加工装置具有：第1镜，使加工用激光以及测定光的行进方向变化；测定光偏转单元，使所述测定光向所述第1镜的入射角变化；和透镜，使所述加工用激光以及所述测定光聚光于被加工物的加工面的加工点，该激光加工装置计测通过照射所述加工用激光而在所述加工点产生的键孔的深度，该激光加工方法包括：设定所述加工面上的目标位置的步骤；设定使所述加工用激光到达所述目标位置的表示所述第1镜的动作量的第1指示值的步骤；基于由对所述加工用激光和所述测定光的位置进行测定的光束位置测定单元测定出的所述加工用激光以及所述测定光的位置来求出表示所述测定光偏转单元的动作量的第2指示值的步骤；基于包含所述第1指示值和所述第2指示值的加工数据来控制振荡所述加工用激光的激光振荡器、所述第1镜以及所述测定光偏转单元的步骤。
根据本公开的一实施例，能够构成能够准确地测定键孔的深度的激光加工装置以及激光加工方法。
本公开的一实施例中的进一步的优点以及效果可根据说明书以及附图变得明确。相应的优点以及/或者效果分别通过几个实施方式和说明书以及附图中记载的特征来提供，但无需为了获得一个或者一个以上的相同特征而一定提供全部特征。
加工数据可以包含表示第1镜的动作量的第1指示值、和表示测定光偏转单元的动作量的第2指示值。光束位置测定单元可以具有反射通过了透镜的加工用激光以及测定光的位置测定镜、和对由位置测定镜反射的加工用激光以及测定光的位置进行测定的二维摄像元件。控制部可以设定加工面上的目标位置，并设定使加工用激光到达目标位置的第1指示值，基于由二维摄像元件测定出的加工用激光以及测定光的位置来计算第2指示值。
位置测定镜可以被设定为使加工用激光成为能够输入到二维摄像元件的功率的加工用激光的波长的反射率。二维摄像元件可以设置在透镜到二维摄像元件的光路长度与透镜到加工点的光路长度一致的位置。
位置测定镜可以由多个镜构成。
位置测定镜的加工用激光的波长的反射率可以为0.1％以下。
控制部可以在加工面上设定格子状图案，并将格子状图案的格子点设定为目标位置。
<激光加工装置1的结构>
参照图1对本公开的实施方式1涉及的激光加工装置1的结构进行说明。图1是示意性地示出本公开的实施方式1涉及的激光加工装置1的结构的图。
激光加工装置1具有加工头2、光干涉仪3、计测处理部4、激光振荡器5、控制部6、第1驱动器7以及第2驱动器8。
光干涉仪3射出OCT测定用的测定光15。从光干涉仪3射出的测定光15经由测定光导入口9向加工头2输入。测定光导入口9设置在测定光偏转单元17上。测定光导入口9在加工头2上，设置在能够向测定光偏转单元17导入测定光15的位置。
激光振荡器5振荡激光加工用的加工用激光11。从激光振荡器5振荡的加工用激光11经由加工光导入口10向加工头2输入。
向加工头2输入的加工用激光11在透过了分色镜12之后，被第1镜13反射之后透过透镜14，被聚光于被加工物18的表面即加工面19。
由此，被加工物18的加工点20被激光加工。此时，被照射了加工用激光11的加工点20熔融，从而在被加工物18形成熔池21。
此外，从熔池21蒸发熔融金属，由于在蒸发时产生的蒸气的压力，在被加工物18形成键孔22。
从测定光导入口9向加工头2输入的测定光15被准直透镜16变换为平行光，被测定光偏转单元17反射。然后，测定光15被分色镜12反射之后，被第1镜13反射，透过透镜14，被聚光于被加工物18的加工面19的加工点20。分色镜12是将测定光15耦合到加工用激光11的耦合镜。
然后，测定光15在键孔22的底面被反射，逆着传播路径而到达光干涉仪3。光干涉仪3生成由于所输入的测定光15和未图示的参照光的光干涉而产生的光干涉信号。参照光是从光干涉仪3的未图示的光源射出的光之中向基准面即未图示的参照镜照射的光。
计测处理部4基于光干涉信号来计测键孔22的深度即加工点20的熔深。另外，所谓熔深是指被加工物18的熔化的部分的最顶点与加工面19之间的距离。
加工用激光11的波长(第一波长)与测定光15的波长(第二波长)不同。分色镜12具有透过第一波长的光且反射第二波长的光的特性。
例如，在作为加工用激光11而使用了YAG激光或者光纤激光的情况下，加工用激光11的波长为1064nm。此外，例如，在作为测定光15而使用了OCT用光源的情况下，测定光15的波长为1300nm。
第1镜13以及测定光偏转单元17是能够以2轴以上旋转动作的可动镜。第1镜13以及测定光偏转单元17例如为检流镜。
第1镜13经由第1驱动器7而与控制部6连接。测定光偏转单元17经由第2驱动器8而与控制部6连接。
第1驱动器7基于来自控制部6的指示而使第1镜13动作。第2驱动器8基于来自控制部6的指示而使测定光偏转单元17动作。
控制部6具有存储器31。存储器31存储用于对被加工物18进行希望的加工的加工数据以及修正数表数据。关于修正数表数据的详情将后述。
在图1中，作为例子，对于第1镜13以及测定光偏转单元17分别仅示出以在y轴方向上伸长的旋转轴为中心的旋转动作。该旋转动作由图中的方形虚线和双箭头线来表示。
另外，第1镜13以及测定光偏转单元17分别也可以构成为能够以2轴以上进行旋转动作。在这样构成的情况下，第1镜13以及测定光偏转单元17分别还能够进行例如以在x轴方向上伸长的旋转轴为中心的旋转动作。
以下，为使说明变得简单，对第1镜13以及测定光偏转单元17各自进行以在y轴方向上伸长的旋转轴为中心的旋转动作的情况进行说明。
在测定光偏转单元17处于原点位置时，测定光15的测定光轴23被分色镜12反射之后，与加工用激光11的加工光轴24一致。
此外，在第1镜13处于原点位置时，加工用激光11的加工光轴24被第1镜13反射之后，在透过透镜14时，与透镜14的中心即透镜光轴25一致。
另外，在以下的说明中，将透过了透镜14的中心的加工用激光11以及测定光15到达被加工物18的加工面19的位置(也可以称为照射位置)称为“加工原点26”(参照图2)。
第1镜13以及测定光偏转单元17各自的原点位置等于加工用激光11以及测定光15透过透镜14的中心的位置。
透镜14是用于将加工用激光11以及测定光15聚光于加工点20的透镜。透镜14例如为fθ透镜。
第1镜13以及透镜14构成了由检流镜以及fθ透镜形成的一般的光学扫描系统。
因而，通过使第1镜13从其原点位置旋转给定的角度，由此能够控制加工用激光11向加工面19的到达位置。
以下，将使第1镜13从其原点位置旋转的角度称为“第1镜13的动作量”。
另外，如果可确定构成加工头2的各光学构件的位置关系和从透镜14到加工面19的距离，则用于使加工用激光11向希望的加工点20照射的第1镜13的动作量能够唯一地设定。
优选的是，从透镜14到加工面19的距离设为使加工用激光11最聚光的焦点位置和加工面19一致的距离，使得可最有效率地进行基于加工用激光11的加工。不过，从透镜14到加工面19的距离不限定于此，根据加工用途决定为任意的距离即可。
通过使第1镜13的动作量以给定的动作调度变化，从而能够在加工面19上对加工点20的位置进行扫描。
进而，通过控制部6的控制来进行激光振荡器5的接通和断开的切换，从而能够以任意的图案对加工用激光11的可扫描范围内的、加工面19上的任意的位置进行激光加工。
<色差所引起的影响>
接下来，利用图2对色差所引起的影响进行说明。图2是示意性地示出使第1镜13从原点位置动作了的状态的激光加工装置1的图。在图2中，设测定光偏转单元17处于原点位置。
如图2所示，被第1镜13反射的加工用激光11以及测定光15在相同的光轴上行进，直至到达透镜14为止。然而，在透过了透镜14之后，在加工用激光11和测定光15的行进方向上产生偏移。
即，如图2所示，加工用激光11的光轴即加工光轴24a的位置从测定光15的光轴即测定光轴23a的位置偏移。因而，测定光15到达与加工点20的位置不同的位置。
其原因为透镜14的色差。所谓色差，是指包含透镜14的一般的光学材料由于折射率根据光的波长而不同的性质所产生的像差。
色差具有轴上色差和倍率色差这两种。轴上色差是指，透镜的焦点位置根据光的波长而不同的性质。
另一方面，倍率色差是指，焦点面中的像高根据光的波长而不同的性质。
图2所示的透过了透镜14的加工用激光11(加工光轴24a)的行进方向和测定光15(测定光轴23a)的行进方向的偏移起因于上述的倍率色差。
另外，在本实施方式的激光加工装置1中，上述的轴上色差也同时产生。然而，关于轴上色差所引起的加工用激光11的行进方向和测定光15的行进方向的偏移，能够如以下那样应对。即，只要调节准直透镜16和测定光导入口9的距离，使刚刚透过了准直透镜16之后的测定光15为比平行光的状态稍微发散的状态或者稍微会聚的状态即可。
在图2中，从测定光15到达加工面19的位置至加工原点26的距离比从加工用激光11到达加工面19的位置至加工原点26的距离长。
然而，由于透镜14的透镜结构、加工用激光11和测定光15的波长的大小关系，存在前者的距离比后者的距离短的情况。另外，一般地，与短波长的光相比，长波长的光到达更远离加工原点26的位置。
作为对倍率色差进行修正的方法，例如，有使透镜14具有消色差透镜的性质的方法。然而，若想要使透镜14具有作为fθ透镜的性质和作为消色差透镜的性质这两者，则需要非常高级的光学设计技术，透镜14的设计花费很大的时间和成本。
因而，在本实施方式中，如以下说明的那样，通过使测定光偏转单元17动作，由此以低成本地修正了倍率色差。在以下的说明中，将使测定光轴23的角度变化的偏转单元称为“测定光偏转单元”。本实施方式的测定光偏转单元17为测定光偏转单元的一例。
<倍率色差的修正方法>
接下来，利用图3对倍率色差的修正方法进行说明。图3是示意性地示出对倍率色差所引起的加工用激光11以及测定光15各自的到达位置的偏移进行了修正的状态的激光加工装置1的图。
在图3中，使测定光偏转单元17从原点位置动作了给定的动作量(也可以称为动作角度)。由此，如图3所示，在从分色镜12到透镜14之间，加工用激光11的加工光轴24和测定光15的测定光轴23未配置在同轴上。
然而，加工用激光11以及测定光15在分别透过了透镜14之后，到达加工面19中的相同位置即加工点20。
在图3中，加工用激光11的加工光轴24a通过了与图2所示的加工光轴24a相同的位置。另一方面，在图3中，通过测定光偏转单元17的动作而修正的测定光15的测定光轴23b通过了与图2所示的测定光轴23a不同的位置。
测定光偏转单元17的动作量(即，使测定光偏转单元17从其原点位置旋转的角度)与第1镜13的动作量一对一地建立了对应。
第1镜13的动作量根据加工点20的位置而唯一地决定，因此测定光偏转单元17的动作量也根据加工点20的位置而唯一地决定。
另外，以下，将测定光偏转单元17的动作量称为“修正量”。
<修正量和扫描角的关系>
接下来，对修正量和扫描角的关系进行说明。
在fθ透镜即透镜14中，在将透镜14的焦距设为f，将向透镜14入射的光距透镜光轴25的角度设为θ，将透过了透镜14的光线在像面(加工面19)的距光轴(透镜光轴25)的距离(以下称为像高)设为h的情况下，h＝fθ这样的关系成立。
如上所述，第1镜13具有2个进行旋转动作的轴。将该2轴假设为x轴以及y轴，将由第1镜13反射的光距透镜光轴25的x轴分量的角度设为θx，同样地将距透镜光轴25的y轴分量的角度设为θy。
而且，在将透过了透镜14的光线的像面中的x方向、y方向的像高分别设为x、y的情况下，x＝fθx、y＝fθy这样的关系成立。
因此，若将加工用激光11到达加工面19的位置设为(x，y)，则(x，y)＝(fθx，fθy)。
此外，使光向镜13入射后从镜13反射的反射光的射出角度以第1镜13的动作量的2倍的角度量变化。
因而，在将第1镜13的动作量设为
Figure BDA0003210120320000121
的情况下，
Figure BDA0003210120320000122
Figure BDA0003210120320000123
的关系成立。另外，在以下的说明中，将第1镜13的动作量
Figure BDA0003210120320000124
称为“扫描角”。
这样，在本实施方式的激光加工装置1中，若可决定第1镜13的扫描角
Figure BDA0003210120320000125
则也可决定加工用激光11的加工面19中的到达位置即加工点20的位置(x，y)。
如上所述，扫描角可根据加工点20的位置而唯一地决定，同样地，修正量也可根据加工点20的位置而唯一地决定。
因此，预先计算用于修正倍率色差所引起的测定光15的偏移的数据(修正数表数据)，本实施方式的激光加工装置1在被加工物18的加工时利用该修正数表数据，由此使测定光偏转单元17动作与加工点20的位置对应的修正量。修正数表数据是按照每个加工点20表示扫描角和修正量的对应关系的数据。
<修正数表数据的详情>
以下，参照图4对成为修正量的计算的前提的、加工面19上的加工用激光11以及测定光15各自的轨迹进行说明。
图4是示意性地示出不使测定光偏转单元17动作而仅使第1镜13动作地在被加工物18的表面(加工面19)呈格子状进行了扫描的情况下的、加工面19上的加工用激光11以及测定光15各自的轨迹的图。
在图4中示出从透镜14侧观察加工面19的状态。图4的实线的正交格子状图案表示加工用激光11的轨迹(加工光轨迹28)。图4的虚线的正交格子状图案表示测定光15的轨迹(测定光轨迹27)。
这些正交格子状图案是不使测定光偏转单元17动作而仅使第1镜13动作地在被加工物18的表面(加工面19)呈格子状进行了扫描时的轨迹。
在图4所示的例子中，由于测定光偏转单元17不动作，因此不进行倍率色差的修正。因此，在图1至图3所示的加工原点26附近，加工用激光11以及测定光15各自的轨迹一致，但随着远离加工原点26而两者的偏移变大。
由此，加工光轨迹28描绘无畸变的正交格子状图案，而测定光轨迹27描绘畸变了的线轴型的轨迹。
另外，图4所示的测定光轨迹27的畸变形状能够根据透镜14的光学特性而变化。
此外，与加工光轨迹28以及测定光轨迹27各自对应的位置的偏移量也同样地依赖于透镜14的光学特性、光学设计。
作为一般的例子，在焦距为250mm、加工面区域为直径200mm程度的市场出售的fθ透镜中，在加工面区域的最外周附近产生了0.2mm至0.4mm的偏移。
与之相对，通过将加工用激光11照射到加工点20而生成的键孔22(例如，参照图1)的直径虽然还依赖于加工用激光的功率、质量，但比较小，大致为0.03mm至0.2mm。
因而，由于因透镜14的色差而产生的加工用激光11和测定光15的位置偏移，测定光15没有到达键孔22的底面，无法测定正确的熔深。
另外，在图4中，例示等间隔的4×4方格的正交格子状图案，但格子状图案的形状并不限定于此。
例如，既可以增多正交格子状图案的方格数，也可以与fθ透镜的倍率色差特性关联地缩窄需要特别高精度的区域的格子的间隔。
此外，也可以取代正交格子状图案而设定辐射状格子状图案。不过，在本实施方式中，修正量由x轴以及y轴的2轴设定，因此正交格子状图案更优选。
若将图4所示的加工光轨迹28和测定光轨迹27进行比较，则可知在各自的正交格子状图案上的对应的各格子点产生了偏移。即，可知在加工光轨迹28上的特定地方的一个加工光格子点30与测定光轨迹27的对应的测定光格子点29之间产生了偏移。
为了创建修正数表数据，需要计算修正量，使得加工光轨迹28上的特定地方的一个加工光格子点30和测定光轨迹27的对应的测定光格子点29一致(将格子状图案的格子点设定为目标位置)。
<修正量的计算方法>
接下来，对计算加工光格子点30处的修正量的方法进行说明。图5是示出为了计算加工光格子点30处的修正量而使用的光束位置测定单元38的结构例的图。
光束位置测定单元38设置在透镜14与被加工物18之间。光束位置测定单元38具备位置测定镜39、二维摄像元件40以及光束终止器41。
位置测定镜39具有使加工用激光11的功率衰减的功能，并具有将加工用激光11的波长的光分为反射光和透过光并反射测定光15的波长的光的特性。
位置测定镜39的加工用激光11的波长的反射率被设定为使所反射的加工用激光11的功率成为与所反射的测定光15的功率相同程度。
例如，在对于加工用激光11而选定了在一般的加工中使用的额定输出为1kW以上的光纤激光的情况下，由加工用激光11能够输出的最小的功率为100W程度。
与之相对，作为测定光15而使用了OCT用光源的情况下的输出为数10mW。因而，为了使100W的加工用激光11降低至与数10mW的测定光15相同等级(数10mW)的输出，优选将位置测定镜39的加工用激光11的波长的反射率设定为0.1％以下。
另一方面，由于测定光15无需衰减，因此位置测定镜39的测定光15的波长的反射率优选设定为90％以上。
二维摄像元件40具有对加工用激光11和测定光15的位置进行测定的功能。二维摄像元件40只要相对于加工用激光11和测定光15的波长而具有灵敏度即可，能够使用具有CCD(charge-coupled device，电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)、InGaAs(砷化铟镓)等元件的市场出售的产业用摄像机、二维光束轮廓仪等。
光束终止器41具有将透过了位置测定镜39的加工用激光11终止的功能。
透过了透镜14的加工用激光11和测定光15被分为由位置测定镜39反射的加工用激光11a以及测定光15a、和透过位置测定镜39的加工用激光11b。
透过了位置测定镜39的加工用激光11b被光束终止器41终止。
另一方面，由位置测定镜39反射的加工用激光11a和测定光15a被输入至二维摄像元件40。二维摄像元件40对所输入的加工用激光11a和测定光15a的位置进行测定。
在从透镜14到二维摄像元件40的区间，未配置用于使光透过的光学元件，仪可传递由位置测定镜39反射的光。
此外，从透镜14到二维摄像元件40的加工用激光11以及测定光15各自的光路长度与未设置光束位置测定单元38的情况下的从透镜14到加工点20的光路长度一致。
因而，以由二维摄像元件40测定的加工用激光11的位置为基准的测定光15的相对的位置关系，与未设置光束位置测定单元38的情况下的加工点20处的加工用激光11和测定光15的位置的关系一致。
图6是用于说明计算加工光格子点30处的修正量的方法的流程图。
在步骤S1中，在求取修正量的加工光格子点30设置光束位置测定单元38。此时，二维摄像元件40设置在如从透镜14到二维摄像元件40的光路长度与未设置光束位置测定单元38的情况下的从透镜14到加工点20的光路长度一致这样的位置。
在步骤S2中，设定第1镜13的扫描角，使得加工用激光11到达求取修正量的加工光格子点30。
在步骤S3中，照射加工用激光11，利用光束位置测定单元38求出加工用激光11到达二维摄像元件40的到达位置。
此时，照射加工用激光11时的输出优选设定为成为激光振荡器5的额定的输出的10％以上的输出。这是因为，尤其是在激光振荡器5为光纤激光器的情况下，在设定为不足额定的输出的10％的情况下，有时激光的振荡状态变得不稳定，无法准确地测定加工用激光11到达二维摄像元件40的到达位置。
在步骤S4中，照射测定光15，利用光束位置测定单元38求出测定光15到达二维摄像元件40的到达位置。
在步骤S5中，边参照光束位置测定单元38的二维摄像元件40的测定结果边计算测定光偏转单元17的修正量，使得通过步骤S3求出的加工用激光11的到达位置与测定光15的到达位置一致。修正量例如由控制部6计算。
通过以上说明的方法，能够计算加工光格子点30处的修正量。通过计算修正量，从而能够使输入到二维摄像元件40的加工用激光11的输出接近测定光15的输出，因此能够使用相同的二维摄像元件40。
一般地，在由二维摄像元件40对输出差异较大的激光的位置进行测定的情况下，需要使用与输出相应的不同的二维摄像元件40。
另一方面，根据上述的修正量的计算方法，在测定加工用激光11和测定光15的到达位置时无需更换二维摄像元件40，能够消除二维摄像元件40的设置误差。因而，能够精度良好地求出加工用激光11和测定光15的到达位置。
此外，从透镜14到二维摄像元件40的光路由于不包含透过光学部件的光路而仅包含光被反射的光路，因此不会受到折射、玻璃材料色差的影响。因而，能够精度良好地求出加工用激光11和测定光15的到达位置。
另外，对于图5所示的光束位置测定单元38而使用了一个位置测定镜39，但位置测定镜39的数量不限定于一个，也可以为两个以上。
图7是示出具备两个位置测定镜39a、39b的光束位置测定单元38的结构例的图。
两个位置测定镜39a、39b在x轴方向上相互分离地平行排列。
加工用激光11和测定光15被分为由位置测定镜39a反射的加工用激光11a以及测定光15a、和透过位置测定镜39a的加工用激光11c。
加工用激光11a被分为由位置测定镜39b反射的加工用激光11b、和透过位置测定镜39b的加工用激光11d。加工用激光11b被输入至二维摄像元件40。
测定光15a作为由位置测定镜39b反射的测定光15b被输入至二维摄像元件40。
此时，从位置测定镜39a到二维摄像元件40的光路不包含透过光学部件的光路而仅包含光被反射的光路。
此外，二维摄像元件40设置在如从透镜14到二维摄像元件40的光路长度与未设置光束位置测定单元38的情况下的从透镜14到加工点20的光路长度一致这样的位置。
透过了位置测定镜39a的加工用激光11c被光束终止器41a终止。
透过了位置测定镜39b的加工用激光11d被光束终止器41b终止。
这样，通过组合多个位置测定镜39a、39b，从而能够将到达二维摄像元件40的加工用激光11和测定光15的功率调整为相同的程度。
另外，图5以及图7所示的光束位置测定单元38作为使加工用激光11和测定光15反射的光学元件而具有位置测定镜39，但也可以将全反射镜与位置测定镜39组合。即使在组合了全反射镜的情况下，从透镜14到二维摄像元件40的光路也不包含透过光学部件的光路而仅包含光被反射的光路。
另外，图5以及图7所示的位置测定镜39的形状并不限定于平板形状，位置测定镜39只要是加工用激光11和测定光15的反射面为平坦的反射面的形状即可。
另外，图5以及图7所示的光束位置测定单元38具有光束终止器41，但如果在安全上没有问题，则也可以构成为不设置光束终止器41。
另外，在图5中，为便于说明，例示了被加工物18，但在上述的修正量的计算时不利用被加工物18，因此也可以省略被加工物18的图示。
另外，入射到光束位置测定单元38的加工用激光11和测定光15的光轴的角度根据加工光格子点30的位置而不同。因而，光束位置测定单元38为了使加工用激光11和测定光15输入到二维图像元件40，也可以进一步具备调整位置测定镜39的角度的机构、调整二维摄像元件40的位置的机构。
另外，光束位置测定单元38作为激光加工装置1发挥功能，既可以是组装到激光加工装置1的单元，也可以是激光加工装置1以外的其他单元。
在光束位置测定单元38组装到激光加工装置1的情况下，也可以构成为，将二维摄像元件40连接于控制部6，基于二维摄像元件40的测定结果，控制部6控制测定光偏转单元17，并且控制部6计算测定光偏转单元17的修正量。
另外，上述的修正量的计算方法适合于加工头2中使用光束质量优异的激光(例如，单模的光纤激光等)的情况。
这是因为，在单模的光纤激光下，加工用激光11的加工点20处的光束直径成为50μm以下，要求较高的修正量的精度(10μm以下)，但在修正量的计算方法中，能够计算单模所要求的修正量。
<修正数表数据的创建方法>
接下来，参照图8对修正数表数据的创建方法进行说明。图8是示出修正数表数据的创建方法的流程图。
在步骤S11中，控制部6针对假设的被加工物18(例如，金属的平板)的加工面19，设定进行激光加工的范围即格子状图案(例如，图4所示的加工光轨迹28)。假设的被加工物18是为了获取修正数表数据而利用的被加工物。
此外，控制部6在格子状图案中包含的多个加工光格子点之中选定一个加工光格子点。
在步骤S12中，控制部6利用光束位置测定单元38执行图6所示的一系列的处理，由此计算修正量。
在步骤S13中，控制部6将通过步骤S12计算的修正量和计算修正量时的扫描角建立对应，作为修正数表数据保存至存储器31。
然后，控制部6执行步骤S14的处理。在步骤S14中，控制部6对于通过步骤S11设定的格子状图案中包含的多个加工光格子点的全部，进行是否完成了修正数表数据的保存的判定。
在步骤S14中，在未完成全部的加工光格子点中修正数表数据的保存的情况下(步骤S14：否)，控制部6执行步骤S15的处理。
在步骤S15中，控制部6选定一个新的加工光格子点(即，未进行修正数表数据的保存的加工光格子点)，然后，重复步骤S12以后的处理。
在步骤S14中，在全部的加工光格子点中修正数表数据的保存完成了的情况下(步骤S14：是)，控制部6结束一系列的处理。通过该一系列的处理可获得修正数表数据。
另外，在通过步骤S11设定的格子状图案为图4所示的4×4的格子状图案的情况下，仅创建16个加工光格子点中的修正数表数据。优选的是，通过设定包含16个以上的加工光格子点的格子状图案，从而创建更多的修正数表数据。
不过，纵使创建了许多的修正数表数据，只要第1镜13的扫描角在机构上的动作范围内，就能够设定为任何值，因此也可能产生扫描角与修正数表数据不一致的情况。在该情况下，需要对修正数表数据进行插值来求取修正量。关于对修正数表数据进行捅值来求取修正量的方法将后述。
<加工数据>
接下来，对被加工物18的加工所使用的加工数据进行说明。
在具有fθ透镜以及检流镜的以往的激光加工装置中，控制部利用按时间序列设定的多个加工数据对激光振荡器以及检流镜进行了控制。然后，针对被加工物的表面的各加工点按时间序列依次进行了加工。多个加工数据例如是向激光振荡器的输出指示值和扫描角以及加工速度的数据项目按每个加工点成为集合的数据。
在本实施方式中，在激光加工装置1所使用的加工数据的数据项目中，添加向激光振荡器5的输出指示值(也称为激光输出数据)、加工点20的位置(也称为加工点位置)以及扫描角，还添加上述的修正量。
在以下的说明中，将修正量作为数据项目添加的加工数据称为“修正完毕加工数据”。
参照图9对修正完毕加工数据的一例进行说明。图9是示出修正完毕加工数据中包含的数据项目的一例的图。
修正完毕加工数据作为数据项目而包含数据编号k、激光输出数据Lk、加工点位置xk、加工点位置yk、扫描角
Figure BDA0003210120320000201
扫描角
Figure BDA0003210120320000202
修正量ψxk以及修正量ψyk。
数据编号k表示加工数据的顺序。k表示1以上的整数。另外，数据编号k以外的赋予给各数据项目的下标k表示与数据编号第k个对应的数据项目。
激光输出数据Lk表示向激光振荡器5的输出指示值。
加工点位置xk表示x轴方向的加工点20的位置。
加工点位置yk表示y轴方向的加工点20的位置。
扫描角
Figure BDA0003210120320000203
表示承担x轴方向的扫描的第1镜13的扫描角。
扫描角
Figure BDA0003210120320000204
表示承担y轴方向的扫描的第1镜13的扫描角。
修正量ψxk表示承担x轴方向的测定光15的位置的修正的测定光偏转单元17的修正量。
修正量ψyk表示承担y轴方向的测定光15的位置的修正的测定光偏转单元17的修正量。
修正完毕加工数据中的扫描角为第1指示值的一例。修正完毕加工数据中的修正量为第2指示值的一例。
接下来，参照图10对加工数据的创建方法进行说明。图10是用于说明加工数据的创建方法的流程图。
在步骤S21中，控制部6将所参照的数据编号k设定为零。数据编号k赋予给存储器31内的保存有加工数据的区域。
在步骤S22中，控制部6在存储器31内的数据编号k的区域设定激光输出数据Lk、加工点位置xk以及加工点位置yk。
这些值是为了实现希望的激光加工而由激光加工装置1的用户利用未图示的操作部(例如键盘、鼠标、触摸面板等)设定的。
在步骤S23中，控制部6基于通过步骤S22设定的加工点位置xk以及加工点位置yk来计算第1镜13的扫描角
Figure BDA0003210120320000205
并将所计算的扫描角
Figure BDA0003210120320000206
保存至存储器31内的数据编号k的区域。
在透镜14的焦距为f时，加工点位置与扫描角之间有(xk，yk)＝(2f·φxk，2f·φyk)的相关性，因此扫描角可基于加工点位置而自动地决定。
另外，加工点位置和扫描角的关系式、对应数表等也可以预先由用户来设定。在该情况下，也可以利用加工点位置和扫描角关系式、对应数表等来决定第1镜13的扫描角
Figure BDA0003210120320000211
在步骤S24中，控制部6判定对于全部的数据编号k是否完成了加工数据的设定。
在步骤S24中，在未对全部的数据编号k完成加工数据的设定的情况下(步骤S24：否)，控制部6执行步骤S25的处理。
在步骤S25中，控制部6使所参照的数据编号k增加一个，然后，重复步骤S22以后的处理。
在步骤S24中，在对于全部的数据编号k而完成了加工数据的设定的情况下(步骤S24：是)，控制部6结束一系列的处理。
通过以上的处理，可对于全部的数据编号k而设定加工数据。
<修正量的设定方法>
接下来，说明对通过图10的流程而设定的加工数据设定每个加工点位置的修正量的方法。
首先，利用图11对加工点位置的修正数表数据的结构进行说明。图11是示出将加工点位置的修正数表数据的结构进行了示意性地表示的加工点位置的修正数表34的图。
在图11中，按加工面19中的每个加工光格子点而设定的修正完毕加工数据作为多个数据点32示意性地示出。
如上所述，图11所示的数据点32包含加工面19上的位置(即，加工点位置)、扫描角以及修正量。
图11所示的修正数据点33是与加工面19上的加工原点26对应的点。
在以下的说明中，方便起见，用扫描角
Figure BDA0003210120320000212
表示加工点位置的修正数表34的各数据点32的位置。
将与扫描角
Figure BDA0003210120320000213
对应的方向的数据编号设为i，将与扫描角
Figure BDA0003210120320000214
对应的方向的数据编号设为j。
各数据点32保持了修正数表用扫描角(Φxi，Φyj)和修正数表用修正量(Ψxij，Ψyij)的组合即(Φxi，Φyj，Ψxij，Ψyij)。
修正数表用扫描角(Φxi，Φyj)具有扫描角
Figure BDA0003210120320000215
的要素。
接下来，利用图12对修正量的设定方法的流程进行说明。图12是示出修正量的设定方法的流程图。
在步骤S31中，控制部6将所参照的数据编号k设定为零。
在步骤S32中，控制部6对存储器31内的数据编号k的区域中保存的扫描角
Figure BDA0003210120320000221
和加工点位置的修正数表34内的全部的修正数表用扫描角(Φxi，Φyj)进行比较。由此，控制部6判定是否存在成为
Figure BDA0003210120320000222
且
Figure BDA0003210120320000223
的数据编号i、j。
即，在步骤S32中，进行了在加工点位置的修正数表34内是否存在包含与用户所设定的扫描角完全相同的扫描角的数据项目的判定。
在步骤S32中，在存在成为
Figure BDA0003210120320000224
且
Figure BDA0003210120320000225
的数据编号i、j的情况下(步骤S32：是)，控制部6执行步骤S33的处理。
在步骤S32中，在不存在成为
Figure BDA0003210120320000226
且
Figure BDA0003210120320000227
的数据编号i、j的情况下(步骤S32：否)，控制部6执行步骤S34的处理。
在步骤S33中，控制部6利用成为
Figure BDA0003210120320000228
且
Figure BDA0003210120320000229
的数据编号i、j，将修正量设定为(ψxk，yk)＝(Ψxij，Ψyij)。
即，在本步骤S33中，由于存在包含与用户所设定的扫描角完全相同的扫描角的数据项目，因此将相应的修正数表用修正量直接设定为修正量。
在步骤S34中，控制部6利用加工点位置的修正数表34内包围用户所设定的扫描角
Figure BDA00032101203200002210
的最靠近的4点的数据来进行插值处理，设定修正量(ψxk，ψyk)。关于步骤S34的详情将后述。
在步骤S35中，控制部6将在步骤S33或者步骤S34中设定的修正量(ψxk，ψyk)设定(保存)至存储器31内的加工数据的数据编号k的区域。
在步骤S36中，控制部6判定对于存储器31内保存的加工数据的全部是否完成了修正量的设定。
在步骤S36中，在对于加工数据的全部而未完成修正量的设定的情况下(步骤S36：否)，控制部6执行步骤S37的处理。
在步骤S37中，控制部6使所参照的数据编号k增加一个，然后，重复步骤S32以后的处理。
在步骤S37中，在对于加工数据的全部而完成了修正量的设定的情况下(步骤S36：是)，控制部6结束一系列的处理。
通过以上的处理，在通过图10的流程而设定的加工数据中，可对于全部的数据编号k而设定修正量。即，可生成修正完毕加工数据。
<插值处理的详情>
接下来，详细地说明图12所示的步骤S34(插值处理)。步骤S34的插值处理在用户所设定的扫描角
Figure BDA0003210120320000231
与数据点32内的修正数表用扫描角(Φxi，Φyj)均不一致的情况下进行。
图13是示出用户设定为加工数据的扫描角X与图11所示的加工点位置的修正数表34的任一个数据点32的修正数表用扫描角均不一致的情况下的、扫描角X和其周围的修正数据点的关系的图。
与扫描角
Figure BDA0003210120320000232
对应的点位于由修正数据点A～D的4点作成的格子内。
修正数据点A的值为(Φxi，Φyj，Ψxij，Ψyij)。修正数据点B的值为(Φxi+1，Φyj，Ψxi+1j，Ψyi+1j)。修正数据点C的值为(Φxi，Φyj+1，Ψxij+1，Ψyij+1)。修正数据点D的值为(Φxi+1，Φyj+1，Ψxi+1j+1，Ψyi+1j+1)。
Figure BDA0003210120320000233
(等号不同时成立)、
Figure BDA0003210120320000234
(等号不同时成立)的关系成立。
此时的修正量(ψxk，ψyk)可利用扫描角
Figure BDA0003210120320000235
的值和修正数据点A、B、C、D的值，通过以下的式(1)以及式(2)来计算。
ψxk＝(E×Ψxij+F×Ψxi+1j+G×Ψxij+1+H×Ψxi+1j+1)/J (1)
ψyk＝(E×Ψyij+F×Ψyi+1j+G×ΨYij+1+H×Ψyi+1j+1)/J (2)
另外，式(1)以及(2)中的E、F、G、H、J可通过下述的式(3)～(7)来计算。
Figure BDA0003210120320000236
Figure BDA0003210120320000237
Figure BDA0003210120320000238
Figure BDA0003210120320000239
J＝(Φxi+1-Φxi)×(Φyj+1-Φyj) (7)
通过上述的插值处理，能够基于用户所设定的扫描角来计算修正量。另外，对于上述的插值处理，作为一例而使用了线性插值法，但对于插值处理，也可以代替线性插值法而使用其他的公知的二维插值手法(样条插值、二次曲面近似等)。
此外，也可以预先根据加工点位置的修正数表34上的修正数表用修正量(Ψxij，Ψyij)来计算关于修正量相对于扫描角的高次的近似曲面，并计算与扫描角对应的修正量。“修正数表34上的修正数表用修正量(Ψxij，Ψyij)”表示图11所示的修正数表34的全部的数据点32。作为近似曲面的计算方法的具体例，能够例示基于最小二乘法的拟合。例如，对于三维数据集合(xi，yi，zi)(i＝1...n)，能够求出某个曲面的方程式z＝f(aj，x，y)(j＝0...m-1)作为近似曲面。aj表示系数。通过将扫描角代入到“三维数据集合(xi，yi，zi)”的x、y，将修正量(x坐标和y坐标的任一者)代入到“三维数据集合(xi，yi，zi)”的z，由此能够计算扫描角(Φxi，Φyj)相对于修正量Ψxij的近似曲面、和扫描角(Φxi，Φyj)相对于修正量Ψyij的近似曲面。这样，能够导出基于任意的扫描角来求取修正量的关系式。
<激光加工方法>
接下来，利用图14对通过本公开的实施方式涉及的激光加工装置1所实施的激光加工方法进行说明。图14是用于说明通过本公开的实施方式涉及的激光加工装置1所实施的激光加工方法的流程图。
在步骤S41中，控制部6将所参照的数据编号k设定为零。
在步骤S42中，控制部6从存储器31读出与数据编号k对应的修正完毕加工数据(激光输出数据Lk、扫描角
Figure BDA0003210120320000241
以及修正量ψxk，ψyk)。
在步骤S43中，控制部6基于扫描角
Figure BDA0003210120320000242
而使第1镜13动作，基于修正量(ψxk，ψyk)而使测定光偏转单元17动作。
具体地，控制部6对第1驱动器7通知扫描角
Figure BDA0003210120320000243
由此，第1驱动器7基于扫描角
Figure BDA0003210120320000244
而使第1镜13动作。
此外，控制部6对第2驱动器8通知修正量(ψxk，ψyk)。由此，第2驱动器8基于修正量(ψxk，ψyk)而使测定光偏转单元17动作。
在步骤S44中，控制部6基于激光输出数据Lk而使得从激光振荡器5振荡加工用激光11。
具体地，控制部6将表示激光输出值的激光输出数据Lk发送给激光振荡器5。由此，激光振荡器5基于激光输出数据Lk而振荡加工用激光11。
在步骤S45中，控制部6判定是否结束了与存储器31内保存的全部的数据编号k对应的激光加工。
在步骤S45中，未结束与全部的数据编号k对应的激光加工的情况下(步骤S45：否)，控制部6执行步骤S46的处理。
在步骤S46中，控制部6使所参照的数据编号k增加一个，然后，重复步骤S42以后的处理。
在步骤S45中，在结束了与全部的数据编号k对应的激光加工的情况下(步骤S45：是)，控制部6结束一系列的处理。
通过以上的处理，对于全部的数据编号k可执行激光加工。
<键孔深度计测方法>
接下来，参照图15对上述的激光加工方法的执行时的键孔22的深度的计测方法的流程进行说明。图15是用于说明键孔22的深度的计测方法的流程图。
在步骤S51中，控制部6在开始图14所示的激光加工方法之前，获取未加工的被加工物18的加工面19的位置数据。
所谓位置数据是表示未加工状态的加工面19的高度(换言之，图1等所示的z轴方向上的加工面19的位置)的数据。此外，控制部6对计测处理部4输出开始键孔22的深度的计测的指令。
若图14所示的激光加工有关的一系列的处理开始，则在步骤S52中，计测处理部4对光干涉仪3输出用于使其射出测定光15的指令。
然后，光干涉仪3生成与在键孔22的底面反射回来的测定光15和参照光的光路差相应的光干涉信号。
在步骤S53中，计测处理部4利用未加工的被加工物18的加工面19的位置数据、和由光干涉仪3生成的光干涉信号，计算键孔22的深度(即，熔深)。然后，控制部6将表示所计算的键孔22的深度的数据保存至存储器31。
在步骤S54中，控制部6判定是否使键孔22的深度的计测结束。
例如，在未结束与激光加工有关的一系列的处理的情况下，控制部6使键孔22的深度的计测继续，在结束了与激光加工有关的一系列的处理的情况下，控制部6使键孔22的深度的计测结束。
在步骤S54中，在未使键孔22的深度的计测结束的情况下(步骤S54：否)，控制部6重复步骤S52以后的处理。
在步骤S54中，在使键孔22的深度的计测结束的情况下(步骤S54：是)，控制部6执行步骤S55的处理。
在步骤S55中，在结束了与激光加工有关的一系列的处理之后，控制部6对计测处理部4作出键孔22的深度的计测结束的指令。
另外，前述的键孔22的深度的计测开始的指令和键孔22的深度的计测结束的指令也可以从未图示的指令输出单元输出，取代由控制部6输出。在该情况下，用户经由键盘等操作部对指令输出装置进行操作，由此可进行这些指令的输出。
<效果>
如以上说明的那样，本实施方式的光束位置测定单元38具备：位置测定镜39，反射透过了透镜14的加工用激光11以及测定光15；和二维摄像元件40，对由位置测定镜39反射的加工用激光11以及测定光15的位置进行测定。
此外，位置测定镜39被设定为使加工用激光11成为能够输入到二维摄像元件40的功率的加工用激光11的波长的反射率。
此外，二维摄像元件40设置在透镜14到二维摄像元件40的光路长度与透镜14到加工点20的光路长度一致的位置。
此外，激光加工装置1设定加工面19上的目标位置，并设定使加工用激光11到达目标位置的第1指示值(测定光偏转单元17的扫描角)。
进一步地，激光加工装置1构成为，基于由光束位置测定单元38测定出的加工用激光11以及测定光15的位置来求出第2指示值(测定光偏转单元17的修正量)。
根据该结构，能够修正由于透镜14的倍率色差而产生的、透过透镜14之后的加工面19中的加工用激光11以及测定光15各自的到达位置的偏移。
由此，能够适当地实施光干涉仪3对键孔22的深度的计测。即，能够准确地计测键孔22的深度。
图16是例示了通过使测定光偏转单元17动作而修正了倍率色差的影响的状态下的加工面19中的加工用激光11和测定光15的轨迹的图。
根据图16可知，加工用激光11的轨迹即加工光轨迹28与测定光15的轨迹即测定光轨迹27一致。
此外，可知加工光轨迹28上的特定地方的一个加工光格子点30和测定光轨迹27的对应的测定光格子点29一致。
另外，本公开并不限定于上述实施方式的说明，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种各样的变形。以下，对本实施方式的变形例进行说明。
[第1变形例]
在上述的实施方式中，作为用于使测定光15的光轴方向变化的测定光偏转单元，列举使用检流镜即测定光偏转单元17的情况为例进行了说明，但并不限定于此。
用于激光加工装置1的测定光偏转单元例如设置在测定光导入口9与分色镜12之间，只要是能够通过控制部6的控制而使测定光15的光轴方向变化的结构即可。
将这样构成的测定光偏转单元的一例示于图17。图17是示意性地示出本公开的第1变形例涉及的激光加工装置1的结构的图。
图17所示的激光加工装置1取代图1等所示的测定光偏转单元17而具有第2镜35，进一步具有移动工作台36以及工作台驱动器37。
另外，图17所示的激光加工装置1不具有图1等所示的准直透镜16。
第2镜35是固定在测定光导入口9与分色镜12之间的抛物面镜。
另外，第2镜35也可以为MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)镜等。
移动工作台36设置于测定光导入口9。工作台驱动器37与控制部6电连接，基于来自控制部6的指示而使移动工作台36动作。由此，移动工作台36在图中的y轴方向以及z轴方向上移动。即，移动工作台36的移动方向是与测定光轴23垂直的2轴方向。
测定光导入口9处的测定光15的射出端被配置为与第2镜35的焦点一致。由此，测定光15在被第2镜35反射之后成为平行光而朝向分色镜12。
由于移动工作台36的移动，从第2镜35朝向分色镜12的测定光轴23的角度变化。即，测定光偏转单元由移动工作台36和第2镜35构成。由此，可获得与使用了检流镜即测定光偏转单元17的情况同样的效果。
[第2变形例]
图18是示意性地示出本公开的第2变形例涉及的激光加工装置1的结构的图。图18所示的激光加工装置1取代图17所示的第2镜35而具有图1等所示的准直透镜16。进一步具有移动工作台36以及工作台驱动器37。另外，图18所示的激光加工装置1不具有图1等所示的测定光偏转单元17。
在第1变形例涉及的激光加工装置1中，通过第2镜35而使测定光轴23的角度变化，相对于此，在第2变形例涉及的激光加工装置1中，通过准直透镜16而使测定光轴23的角度变化。
移动工作台36设置于测定光导入口9。工作台驱动器37与控制部6电连接，基于来自控制部6的指示而使移动工作台36动作。由此，移动工作台36在y轴方向以及x轴方向上移动。即，移动工作台36的移动方向是与测定光轴23垂直的2轴方向。
测定光导入口9处的测定光15的射出端被配置为与准直透镜16的焦点一致。由此，测定光15在透过了准直透镜16之后成为平行光朝向分色镜12。
由于移动工作台36的移动，从准直透镜16朝向分色镜12的测定光轴23的角度变化。即，测定光偏转单元由移动工作台36和准直透镜16构成。由此，可获得与作为测定光偏转单元使用了检流镜即测定光偏转单元17的情况同样的效果。
(实施方式2)
在专利文献2中，公开了一种利用测定光来准确地测定被加工物中的激光的进入深度的方法。通过进行被加工物中的激光的照射位置和测定光的照射位置的位置对准来进行该测定。应用该方法的激光加工装置具备将所射出的激光以及测定光引导到被加工物的反射镜、透镜等光学构件。
在上述的激光加工装置中，由于激光的输出比较高，因此在基于激光的加工中，固定光学构件的构件会热变形。若在这样的状态下使被加工物中的激光的照射位置以及测定光的照射位置变化，则被加工物中的激光的照射位置和测定光的照射位置会偏移。进而，无法精度良好地测定激光的照射位置。
本公开的一方式解决上述的课题，其目的在于，提供一种高精度地实现被加工物中的激光的照射位置和测定光的照射位置的位置对准的激光加工装置。
为了达到上述目的，本公开的一方式中的激光加工装置具备：激光射出部，射出用于对被加工物进行加工的激光；测定光射出部，射出用于对被加工物中的激光的照射位置进行测定的测定光；光束位置测定单元，导出测定光的光轴相对于激光的光轴的相对位置；和光路变化部，基于由光束位置测定单元导出的相对位置而使激光以及测定光的至少一者的光路变化。
此外，为了达到上述目的，本公开的一方式中的激光加工装置的光学调整方法是如下激光加工装置的光学调整方法，该激光加工装置具备向被加工物射出激光的激光射出部、以及射出用于对被加工物中的激光的照射位置进行测定的测定光的测定光射出部，该光学调整方法包括：使被加工物中的激光的照射位置和测定光的照射位置一致的步骤；导出向被加工物照射的测定光的光轴相对于激光的光轴的相对位置的步骤；和基于所导出的相对位置而使激光以及测定光的至少一者的光路变化的步骤。
根据本公开的一方式，能够高精度地实现被加工物中的激光的照射位置和测定光的照射位置的位置对准。
激光加工装置也可以进一步具备：镜，使所述激光以及所述测定光的至少一者朝向所述被加工物反射；和透镜，配置在所述镜与所述被加工物之间，使所述激光以及所述测定光会聚于所述被加工物。所述光束位置测定单元也可以配置在所述镜与所述透镜之间。
所述光束位置测定单元也可以具备：反射部，使所述激光以及所述测定光朝向除了朝向所述被加工物的方向以外的方向反射；和受光部，接受由所述反射部反射的所述激光以及所述测定光。也可以基于所述受光部中的所述激光的照射位置以及所述测定光的照射位置来导出所述相对位置。
所述反射部的所述激光的反射率也可以被设定为成为给定值以下。
所述光束位置测定单元也可以具备多个所述反射部。
激光加工装置也可以进一步具备对加工点的深度进行测定的测定部。所述光路变化部也可以基于由所述测定部测定出的所述加工点的深度而使所述激光以及所述测定光的至少一者的光路变化，以使得所述被加工物中的所述激光的照射位置和所述测定光的照射位置一致，基于所述被加工物中的所述激光的照射位置和所述测定光的照射位置一致时由所述光束位置测定单元导出的所述相对位置，使所述激光以及所述测定光的至少一者的光路变化。
所述测定部也可以是基于由所述被加工物反射所述测定光后的光和所述测定光干涉而产生的波形来测定所述测定光的光路的长度的干涉仪。
以下，利用附图对本公开的实施方式2涉及的激光加工装置201进行说明。另外，将图19中的上侧以及下侧分别设为激光加工装置201的上方以及下方，同样地将左侧以及右侧分别设为激光加工装置201的左方以及右方，同样地将纸面跟前侧以及纸面里面侧设为激光加工装置201的前方以及后方来说明。
激光加工装置201具备加工头202、计测部203、计测处理部204和激光振荡器205。计测部203为“测定光射出部”的一例。计测处理部204为“测定部”的一例。激光振荡器205为“激光射出部”的一例。
在加工头202，被输入用于对被加工物W进行加工的激光即加工光LB。加工头202将所输入的加工光LB照射到配置在加工头202的下方的被加工物W。此外，在加工头202，被输入用于对被加工物W中的加工光LB的照射位置进行测定的测定光MB。加工头202将所输入的测定光MB照射到被加工物W。
计测部203例如为OCT(Optical Coherence Tomography，光学相干层析成像)测定用的光干涉仪。计测部203射出OCT测定用的激光作为测定光MB。测定光MB的波长例如为1300nm。所射出的测定光MB从测定光导入口206向加工头202输入，朝向下方行进。
激光振荡器205振荡加工光LB。所振荡的加工光LB从配置在测定光导入口206的左方的加工光导入口207向加工头202输入，朝向下方行进。加工光LB例如为YAG激光或者光纤激光。加工光LB的波长不同于测定光MB的波长，例如为1064nm。在加工头202内的加工光导入口207的下方配置有第1镜208以及第1透镜209。第1透镜209为“透镜”的一例。
从加工光导入口207输入的加工光LB透过第1镜208。第1镜208为分色镜。第1镜208具有透过加工光LB的波长的光且反射测定光MB的波长的光的特性。
进而，加工光LB被第1透镜209会聚，集中于被加工物W的加工面S中的加工点WP。由此，加工点WP被激光加工。此时，在加工点WP，被加工物W熔融，形成熔池M。此外，在熔池M中熔融金属蒸发，由于蒸发而产生的蒸气的压力形成键孔H。
从测定光导入口206输入的测定光MB被配置在测定光导入口206的下方的准直透镜210变换为平行光。进而，测定光MB被配置在准直透镜210的下方的第2镜211朝向配置在加工光LB的光路上的第1镜208反射。接下来，测定光MB被第1镜208朝向加工点WP反射。第1镜208以及第2镜211相当于“镜”。
此外，在第2镜211配置有角度调整机构(未图示)。角度调整机构对第2镜211的角度进行变更。通过角度调整机构对第2镜211的角度进行变更，由此第2镜211使测定光MB的光路变化。第2镜211为“光路变化部”的一例。
进而，测定光MB被第1透镜209会聚，朝向加工点WP行进。如后所述那样调整第2镜211的角度，从而测定光MB被照射到形成于加工点WP的键孔H的最下点。
接下来，测定光MB在键孔H的最下点反射，逆着测定光MB的光路而到达计测部203。计测部203基于由于所反射的测定光MB的光路长度和所射出的测定光MB的光路长度之差而产生的干涉，生成光干涉强度信号。
计测处理部204基于由计测部203生成的光干涉强度信号来计测键孔H的深度即加工点WP的熔深。所谓熔深是键孔H的最下点与加工面S之间的距离。
此外，激光加工装置201进一步具备光束位置测定单元220以及控制装置230。
光束位置测定单元220导出测定光MB的光轴相对于加工光LB的光轴的相对位置。光束位置测定单元220配置在第1镜208与第1透镜209之间。光束位置测定单元220具备反射部221、光束终止器222、第2透镜223以及受光部224。
反射部221以及光束终止器222构成为能够在从加工光LB以及测定光MB的光路上偏离的第1位置P1(图19)与位于加工光LB以及测定光MB的光路上的第2位置P2(图20)之间移动。第2透镜223以及受光部224配置在反射部221的左方。
反射部221在位于第2位置P2的情况下是将加工光LB以及测定光MB朝向第2透镜223反射的镜。此外，反射部221具有将加工光LB的波长的光分为反射光以及透过光且将测定光MB的波长的光全反射的特性。反射部221的加工光LB的反射率被设定为成为给定值。给定值是照射到受光部224的加工光LB的反射光的强度成为给定的范围内的值。给定的范围是下限值比测定光MB的强度小且上限值比测定光MB的强度大的范围，并且是受光部224能够受光的强度的范围。
例如，在额定输出为1kW以上的光纤激光被选定为加工光LB的情况下，加工光LB的最小输出为100W程度。另一方面，作为测定光MB而使用了OCT用光源的情况下的测定光MB的输出为数10mW程度。因而，为了使100W的加工光LB降低至与数10mW的测定光MB相同的等级(数10mW)的输出，优选将反射部221的加工光LB反射率设定为0.1％以下。另外，由于测定光MB无需衰减，因此反射部221的测定光MB的反射率优选设定为90％以上。
此外，向受光部224照射加工光LB的情况下的加工光LB的输出优选设定为激光振荡器205的额定输出的10％以上的输出。这是因为，尤其是在激光振荡器205为光纤激光器的情况下，若加工光LB的输出不足额定输出的10％，则加工光LB的振荡状态变得不稳定，受光部224中的加工光LB的照射位置LP的精度会下降。
光束终止器222在第2位置P2接受透过了反射部221的透过光，并将透过光终止。
第2透镜223使反射光以及测定光MB会聚。被会聚的反射光以及测定光MB朝向受光部224行进。
受光部224接受反射光以及测定光MB。受光部224是相对于加工光LB以及测定光MB的波长而具有灵敏度的二维摄像元件。受光部224例如为具有CCD(Charge-CoupledDevice，电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semicondector，互补金属氧化物半导体)或InGaAs(砷化铟镓)等元件的市场出售的产业用摄像机、或者二维光束轮廓仪。
第2透镜223的形状以及受光部224和第2透镜223的距离被设定为：被会聚的反射光以及测定光MB的焦点位于受光部224中的接受反射光以及测定光MB的受光面。
控制装置230是对激光加工装置201进行综合控制的计算机。控制装置230控制角度调整机构来调整第2镜211的角度。
接下来，利用图21的流程图来说明上述的激光加工装置201的动作以及控制装置230所执行的程序。该程序进行使被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致的光学调整。从反射部221以及光束终止器222位于第1位置P1的状态(图19)开始说明。
控制装置230通过S100判定本次的光学调整是否为第1次的光学调整。在后述的受光部224中的相对于加工光LB的照射位置LP的测定光MB的照射位置MP即相对位置R未存储于控制装置230的情况下，本次的光学调整为第1次的光学调整。在该情况下(S100中是)，控制装置230通过S102使被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致。
具体地，控制装置230在为了进行光学调整而准备的调整用的被加工物(未图示)的加工面照射加工光LB来形成微小孔。接下来，控制装置230边调整第2镜211的角度使测定光MB的光路变化边通过测定光MB扫描微小孔，根据计测处理部204的计测结果而导出微小孔的最下点即测定光MB的光路长度最长的位置。微小孔的最下点相当于加工光LB的照射位置。控制装置230通过调整第2镜211的角度使测定光MB的照射位置与微小孔的最下点一致，由此使调整用的被加工物中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致。由此，实际的被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致。
接下来，控制装置230通过S104使反射部221以及光束终止器222移动到第2位置P2(图20)。加工光LB的透过光被光束终止器222终止。另一方面，加工光LB的反射光以及测定光MB被反射部221反射，并被第2透镜223会聚，从而照射到受光部224。
此时，尽管被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致，然而受光部224中的反射光的照射位置LP和测定光MB的照射位置MP不一致(图22)。这是因为，即便被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致，由于加工光LB和测定光MB如上所述那样波长不同，因此受第1透镜209的色差的影响而加工光LB的光轴和测定光MB的光轴不一致。进而，照射到受光部224的加工光LB即反射光以及测定光MB被色差与第1透镜209不同的第2透镜223会聚。由于这些原因，受光部224中的反射光的照射位置LP和测定光MB的照射位置MP不一致。
然而，此时的受光部224中的相对于加工光LB的反射光的照射位置LP的测定光MB的照射位置MP的相对位置(即，反射光的照射位置LP和测定光MB的照射位置MP的偏移)R是被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致时的受光部224中的相对位置R。
相对位置R由受光部224测定。另外，受光部224中的相对位置R与测定光MB的光轴相对于加工光LB的光轴的相对位置具有相关关系。即，受光部224间接地导出测定光MB的光轴相对于加工光LB的光轴的相对位置。受光部224的测定结果被输出至控制装置230。
控制装置230通过S106，根据受光部224的测定结果，导出并存储此时的受光部224中的相对于反射光的照射位置LP的测定光MB的照射位置MP即相对位置R，作为被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致时的受光部224中的相对位置R。
接下来，控制装置230通过S108使反射部221以及光束终止器222移动到第1位置P1而结束程序。然后，进行被加工物W的加工。控制装置230为了在加工中进行光学调整，每隔给定的定时(例如每隔给定时间(10秒钟))执行程序。
若再次开始程序，则控制装置230通过S100判定本次的光学调整是否为第1次的光学调整。在上述的相对位置R存储于控制装置230的情况下，本次的光学调整为第2次以后的光学调整。在该情况下(S100中否)，控制装置230通过S110使反射部221以及光束终止器222移动到第2位置P2(图20)。由此，如上所述，加工光LB以及测定光MB被反射部221反射，并被第2透镜223会聚，从而被照射到受光部224。
此时，受光部224中的加工光LB的反射光的照射位置LP以及测定光MB的照射位置MP(调整前的测定光MB的照射位置MP)从进行了第1次的光学调整时起发生位移(图23)。也就是说，受光部224中的相对位置R与由控制装置230导出的相对位置R不同。
这是因为，加工光LB是比较高的输出，因此加工头202的结构构件的温度上升，进而固定结构构件的固定构件的温度上升，从而产生固定构件的热变形，进而产生结构构件的位移，加工光LB的光路以及测定光MB的光路变化。另外，此时，在反射部221以及光束终止器222位于第1位置P1的情况下，加工光LB以及测定光MB向第1透镜209的入射角度也发生位移，进而，被加工物W中的加工光LB的照射位置以及测定光MB的照射位置也发生位移。
接下来，控制装置230通过S112，基于所导出的相对位置R来调整受光部224中的相对位置R。具体地，控制装置230调整第2镜211的角度使测定光MB的光路变化，由此使受光部224中的测定光MB的照射位置MP发生位移，以使得受光部224中的相对位置R成为所导出的相对位置R。由此，受光部224中的相对于反射光的照射位置LP的调整后的测定光MB的照射位置MP即调整后的相对位置R与所导出的相对位置R一致(图23)。
进而，控制装置230通过S108使反射部221以及光束终止器222移动到第1位置P1。由此，加工光LB以及测定光MB照射到被加工物W。此时，由于受光部224中的相对位置R被调整，因此被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致。
这样，在第2次以后的光学调整中，不通过测定光MB扫描微小孔就能够使被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致，因此控制装置230能够简便地进行光学调整。此外，与使测定光MB扫描来导出与微小孔的最下点对应的测定光MB的照射位置的情况相比，在导出受光部224中的相对于加工光LB的照射位置LP的测定光MB的照射位置MP的情况下，控制装置230能够更高精度地导出相对于加工光LB的照射位置的测定光MB的照射位置。因而，控制装置230能够使被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置高精度地一致。进而，在第2次的光学调整中，也可以不准备调整用的被加工物。
根据上述的实施方式，激光加工装置201具备：激光振荡器205，向被加工物W射出加工光LB；计测部203，射出用于对被加工物W中的加工光LB的照射位置进行测定的测定光MB；光束位置测定单元220，导出测定光MB的光轴相对于加工光LB的光轴的相对位置；和第2镜211，基于由光束位置测定单元220导出的相对位置R而使测定光MB的光路变化。
由此，能够简便且高精度地实现被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置的位置对准。
此外，激光加工装置201还具备：第1镜208以及第2镜211，使测定光MB朝向被加工物W中的加工光LB的照射位置反射；和第1透镜209，配置在第1镜208以及第2镜211与被加工物W之间，使加工光LB以及测定光MB会聚于被加工物W。光束位置测定单元220配置在第1镜208以及第2镜211与第1透镜209之间。
由此，光束位置测定单元220能够包含由于第1镜208以及第2镜211的位移而产生的测定光MB的光路的变化的影响在内地导出测定光MB的光轴相对于加工光LB的光轴的相对位置。
此外，光束位置测定单元220具备：反射部221，使加工光LB以及测定光MB朝向除了朝向被加工物W的方向以外的方向反射；和受光部224，接受由反射部221反射的加工光LB以及测定光MB。基于受光部224中的加工光LB的照射位置LP以及测定光MB的照射位置MP来导出相对位置R。
由此，能够更简便且更高精度地实现被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置的位置对准。
此外，反射部221的加工光LB的反射率被设定为成为给定值以下。
由此，能够使照射到受光部224的反射光的强度以及测定光MB的强度处于给定的范围内，因此能够不使用多个受光部224而使用一个受光部224地简便地导出相对于反射光的照射位置LP的测定光MB的照射位置MP。其原因在于，在反射光的强度以及测定光MB的强度中的一者从给定范围偏离的情况下，需要与各自的强度对应的受光部224。
此外，激光加工装置201还具备对加工点WP的深度进行测定的计测处理部204。第2镜211基于由计测处理部204测定出的加工点WP的深度而使测定光MB的光路变化，以使得被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致，并基于被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致时由光束位置测定单元220导出的相对位置R而使测定光MB的光路变化。
由此，能够更可靠且高精度地实现被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置的位置对准。
此外，计测处理部204是基于由被加工物W反射测定光MB后的光和测定光MB干涉而产生的波形对测定光MB的光路的长度进行测定的干涉仪。
由此，激光加工装置201能够精度良好地导出被加工物W中的测定光MB的照射位置。
另外，本公开并不限定于到此为止说明的实施方式。只要不脱离本发明的主旨，则对本实施方式实施了各种变形的方式、组合不同的实施方式中的构成要素而构筑的方式也包含于本发明的范围内。
例如，图21所示的流程图作为控制装置230所执行的程序进行了说明，但也可以由激光加工装置201的使用者执行图21的流程图的各步骤。在该情况下，控制装置230具备显示受光部224中的相对位置R的显示部(未图示)、和用于由使用者执行反射部221以及光束终止器222的位置的切换和第2镜211的角度的调整的操作部(未图示)。
此外，受光部224中的相对位置R通过使受光部224中的测定光MB的照射位置MP发生位移而被调整，但取而代之，也可以通过使受光部224中的反射光的照射位置LP发生位移来调整。在该情况下，例如，可以在加工光导入口207配置角度调整机构，控制装置230控制该角度调整机构而使加工光LB的光路变化。另外，也可以在第2镜211以及加工光导入口207这两者配置角度调整机构，控制装置230控制两者的角度调整机构而使加工光LB的光路以及测定光MB的光路变化，从而调整受光部224中的相对位置R。此外，配置于第2镜211的角度调整机构也可以配置在测定光导入口206。进而，各自的角度调整机构既可以由控制装置230控制，也可以是手动式。
此外，在上述的实施方式中，光束位置测定单元220具备一个反射部221，但也可以具备多个。在该情况下，如图24所示，也可以具备：第1反射部221a，在第1位置P1与第2位置P2之间移动；和第2反射部221b，将第1反射部221a反射的反射光以及测定光MB朝向第2透镜223以及受光部224反射。此外，在该情况下，光束终止器222具备多个，使得与反射部221的个数对应。从第1反射部221a透过的透过光被第1光束终止器222a终止。透过了第2反射部221b的透过光被第2光束终止器222b终止。这样，通过具备多个反射部221，从而即便在加工光LB的强度和测定光MB的强度比较大的情况下，也能够将反射光的强度以及测定光MB的强度调整在给定的范围内。
此外，反射部221利用将加工光LB分为透过光和反射光的镜，但取而代之，也可以具备对加工光LB进行全反射的镜。在该情况下，也可以不具备光束终止器222。
此外，在上述的实施方式中，加工光LB以及测定光MB在反射部221反射并透过第2透镜223之后被照射到受光部224。取而代之，加工光LB以及测定光MB也可以透过第2透镜223并由反射部221反射之后被照射到受光部224。在该情况下，第2透镜223被配置为能够移动。由此，即便在选定了焦距长的第2透镜223的情况下，由于反射光以及测定光MB的光路被折弯，因此也能够抑制光束位置测定单元220的大型化。
此外，光束位置测定单元220也可以由两个受光部(未图示)构成。在第2次的光学调整中，第1受光部配置在加工光导入口207与第1镜208之间，加工光LB照射到第1受光部。在第2次的光学调整中，第2受光部配置在准直透镜210与第2镜211之间，测定光MB照射到第2受光部。照射到第1受光部的加工光LB的中心相当于加工光的光轴。此外，照射到第2受光部的测定光的中心相当于测定光MB的光轴。因而，控制装置230基于照射到第1受光部的加工光LB的中心位置以及照射到第2受光部的测定光MB的中心位置，能够直接导出测定光MB的光轴相对于加工光LB的光轴的相对位置。此外，在该情况下，控制装置230通过控制配置在测定光导入口206的角度调整机构，由此调整测定光导入口206的角度，使测定光MB的光路变化。
此外，在上述的实施方式中，反射部221形成为板状，但反射加工光LB以及测定光MB的部位只要为平面状即可，也可以为板状以外的形状。
此外，光束位置测定单元220具备光束终止器222，但取而代之，在透过光的强度比较小的情况下，也可以不具备光束终止器222。
此外，反射部221对测定光MB进行全反射，但取而代之，也可以设定反射率以使得将测定光MB分为反射光和透过光。在该情况下，能够边进行被加工物W的加工边实时地导出受光部224中的相对位置R，因此能够边对被加工物W进行加工边实时地使被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致。
另外，在使用了如加工点WP处的光束直径成为50μm以下这样的激光(例如，单模的光纤激光)的情况下，加工光LB的照射位置以及测定光MB的照射位置的调整的精度被要求在10μm以下，但上述的激光加工装置201的光学调整能够应对该要求精度。
此外，第1次的光学调整如上所述那样通过测定光MB扫描形成于加工点WP的微小孔来进行，但取而代之，如图25所示，也可以利用形成了狭缝141的板构件140以及检测加工光LB的强度的功率计150来进行。
在该情况下，控制装置230使加工光LB的光路变化以使得通过加工光LB扫描狭缝141，由功率计150对加工光LB的强度的变化进行检测。控制装置230基于该检测出的加工光LB的强度的变化来调整加工光LB的光路相对于狭缝141的相对位置。同样地，控制装置230调整测定光MB的光路相对于狭缝141的相对位置，使被加工物W中的加工光LB的照射位置和测定光MB的照射位置一致。
此外，将测定光MB朝向被加工物W中的加工光LB的照射位置反射的镜为第1镜208以及第2镜211这两个，但镜的数量并不限于此，这是不言而喻的。例如，该镜的数量也可以为两个以上。此外，也可以变更测定光导入口206的配置，将镜的数量设为一个。在该情况下，例如，也可以在第1镜208的右方配置测定光导入口206以及准直透镜210，使镜仅为第1镜208。另外，在该情况下，也可以在第1镜208配置角度调整机构。
此外，第1镜208具有透过加工光LB且反射测定光MB的特性，但取而代之，也可以具有透过测定光MB且反射加工光LB的特性。在该情况下，例如，在第1镜208，从右方被入射加工光LB，并且从上方被入射测定光MB。此外，第1镜208也可以具有反射加工光LB以及测定光MB这两者的特性。在该情况下，例如，在第1镜208，从右方被入射加工光LB以及测定光MB。这样，第1镜将加工光LB以及测定光MB的至少一者朝向被加工物W反射。
产业上的可利用性
本公开的激光加工装置以及激光加工方法例如在汽车、电子部件等的激光加工中是有用的。

Claims (18)

1.一种激光加工装置，具有：
激光振荡器，振荡向被加工物的加工面的加工点照射的加工用激光；
耦合镜，使所述加工用激光以及向所述加工点照射的测定光朝向所述加工点偏转或者透过；
测定光偏转单元，使所述测定光向所述耦合镜的入射角变化；
透镜，使所述加工用激光以及所述测定光聚光于所述加工点；
控制部，对所述激光振荡器以及所述测定光偏转单元进行控制；
计测处理部，利用基于由于在所述加工点被反射的测定光和参照光的光路差而产生的干涉的光干涉信号，计测通过照射所述加工用激光而在所述加工点产生的键孔的深度；和
光束位置测定单元，对所述加工用激光和所述测定光的位置进行测定。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
还具有：第1镜，使所述加工用激光以及向所述加工点照射的测定光的行进方向变化，
所述控制部基于加工数据而进一步控制所述第1镜。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其中，
所述加工数据包含：第1指示值，表示所述第1镜的动作量；和第2指示值，表示所述测定光偏转单元的动作量，
所述光束位置测定单元具有：位置测定镜，反射通过了所述透镜的所述加工用激光以及所述测定光；和二维摄像元件，对由所述位置测定镜反射的所述加工用激光以及所述测定光的位置进行测定，
所述控制部设定所述加工面上的目标位置，并设定使所述加工用激光到达所述目标位置的所述第1指示值，基于由所述二维摄像元件测定出的所述加工用激光以及所述测定光的位置来计算所述第2指示值。
4.根据权利要求3所述的激光加工装置，其中，
所述位置测定镜被设定为使所述加工用激光成为能够输入到所述二维摄像元件的功率的所述加工用激光的波长的反射率，
所述二维摄像元件设置在从所述透镜到所述二维摄像元件的光路长度与从所述透镜到所述加工点的光路长度一致的位置。
5.根据权利要求3或4所述的激光加工装置，其中，
所述位置测定镜由多个镜构成。
6.根据权利要求3或4所述的激光加工装置，其中，
所述位置测定镜的所述加工用激光的波长的反射率为0.1％以下。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的激光加工装置，其中，
所述控制部在所述加工面上设定格子状图案，并将所述格子状图案的格子点设定为所述目标位置。
8.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其中，
所述光束位置测定单元导出所述测定光的光轴相对于所述加工用激光的光轴的相对位置，
所述控制部基于由所述光束位置测定单元导出的所述相对位置来控制具备角度调整功能的所述耦合镜或者所述测定光偏转单元。
9.根据权利要求8所述的激光加工装置，其中，
所述透镜配置在所述耦合镜与所述被加工物之间，
所述光束位置测定单元配置在所述耦合镜与所述透镜之间。
10.根据权利要求8或9所述的激光加工装置，其中，
所述光束位置测定单元具备：
反射部，使所述加工用激光以及所述测定光朝向除了朝向所述被加工物的方向以外的方向反射；和
受光部，接受由所述反射部反射的所述加工用激光以及所述测定光，
所述光束位置测定单元基于所述受光部中的所述加工用激光的照射位置以及所述测定光的照射位置来导出所述相对位置。
11.根据权利要求10所述的激光加工装置，其中，
所述反射部的所述加工用激光的反射率被设定为成为给定值以下。
12.根据权利要求10或11所述的激光加工装置，其中，
所述光束位置测定单元具备多个所述反射部。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的激光加工装置，其中，
所述控制部将所述耦合镜或者所述测定光偏转单元控制为：
使所述加工用激光以及所述测定光的至少一者的光路变化，以使得所述被加工物中的所述加工用激光的照射位置和所述测定光的照射位置一致；
基于所述被加工物中的所述加工用激光的照射位置和所述测定光的照射位置一致时由所述光束位置测定单元导出的所述相对位置，使所述加工用激光以及所述测定光的至少一者的光路变化。
14.根据权利要求13所述的激光加工装置，其中，
所述计测处理部是基于由于所述干涉而产生的波形对所述测定光的光路的长度进行测定的干涉仪。
15.根据权利要求8所述的激光加工装置，其中，
所述控制部将所述耦合镜或者所述测定光偏转单元控制为：使所述被加工物上的所述加工用激光的照射位置和所述测定光的照射位置一致，
在所述被加工物中的所述加工用激光的照射位置和所述测定光的照射位置一致时，所述控制部存储由所述光束位置测定单元导出的所述相对位置，
所述控制部将所述耦合镜或者所述测定光偏转单元控制为：使所述光束位置测定单元上的所述加工用激光的照射位置和所述测定光的照射位置的相对位置与所存储的所述相对位置一致。
16.一种激光加工方法，是通过激光加工装置实施的激光加工方法，该激光加工装置具备：向被加工物射出激光的激光射出部、以及射出用于对所述被加工物中的所述激光的照射位置进行测定的测定光的测定光射出部，
所述激光加工方法包括：
使所述被加工物中的所述激光的照射位置和所述测定光的照射位置一致的步骤。
17.根据权利要求16所述的激光加工方法，其中，还包括：
导出向所述被加工物照射的所述测定光的光轴相对于所述激光的光轴的相对位置的步骤；和
基于所导出的所述相对位置而使所述激光以及所述测定光的至少一者的光路变化的步骤。
18.根据权利要求16所述的激光加工方法，其中，
所述激光加工装置还包括：第1镜，使所述激光以及所述测定光的行进方向变化；和测定光偏转单元，使所述测定光向所述第1镜的入射角变化，
使所述被加工物中的所述激光的照射位置和所述测定光的照射位置一致的所述步骤包括：
设定所述被加工物的加工面上的目标位置的步骤；
设定使所述激光到达所述目标位置的表示所述第1镜的动作量的第1指示值的步骤；
基于由对所述激光和所述测定光的位置进行测定的光束位置测定单元测定出的所述激光以及所述测定光的位置来求出表示所述测定光偏转单元的动作量的第2指示值的步骤；和
基于包含所述第1指示值和所述第2指示值的加工数据来控制所述激光射出部、所述第1镜以及所述测定光偏转单元的步骤。
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